JPS6335707B2 - - Google Patents
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- JPS6335707B2 JPS6335707B2 JP16541684A JP16541684A JPS6335707B2 JP S6335707 B2 JPS6335707 B2 JP S6335707B2 JP 16541684 A JP16541684 A JP 16541684A JP 16541684 A JP16541684 A JP 16541684A JP S6335707 B2 JPS6335707 B2 JP S6335707B2
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Description
〔産業上の利用分野〕
この発明は、更に一層優れた常温及び高温にお
ける耐摩耗性を有するように改良されたCo−Ni
−Cr−（Ｗ−Mo）−Ｃ系の焼結合金に関するもの
である。 〔従来技術及びその問題点〕 Co−Ni−Cr−（Ｗ−Mo）−Ｃ系合金は、高い
靭性と高い高温硬さを有し、耐食性に優れること
から、肉盛用合金として摺動部の耐摩耗性向上に
用いられてきている。そして、Niを含有しない
Co−Cr−（Ｗ−Mo）−Ｃ系合金と比べて特に耐食
性を必要とする用途などに用いられてきている。 しかしながら、Co−Ni−Cr−（Ｗ−Mo）−Ｃ
系合金は加工が困難なため、形状付与を粉末冶金
法によつて行うことも可能となつているが、それ
でも工業的に用いられる量は極く僅かであるのが
現状である。その理由は、高度な耐摩耗性を必要
とする部品あるいは工具の用途においては前記合
金より耐摩耗性に優れる高速度鋼が用いられ、ま
た高温度になる使用条件においては前記合金より
優れる超硬合金が用いられるためである。 〔発明の目的及び知見事項〕 したがつて、この発明の目的は、Co−Ni−Cr
−（Ｗ−Mo）−Ｃ系合金の常温及び高温における
硬度ひいては耐摩耗性を向上させて、例えば極度
に腐食性の雰囲気における高圧摺動部材としてだ
けでなはく、従来高速度鋼や超硬合金が用いられ
ている用途にもCo−Ni−Cr−（Ｗ−Mo）−Ｃ系
合金が用いられるようにすることである。 本発明者らは種々研究の結果、特定の組成を有
するCo−Ni−Cr−（Ｗ−Mo）−Ｃ系合金に、特
定の割合で元素周期律表の4a、5a及び6a族金属
のうちの１種以上の金属の窒化物或いは炭窒化物
を分散させることにより、上記目的を達成するこ
とができることを見い出した。 〔発明の構成要件〕 この発明は、前記知見事項に基いて発明された
ものであり、以下、この発明の構成を説明する。 () 分散相 (i) 成分 分散相は、元素周期律表の4a、5a及び6a
族金属のうちの１種以上の金属の窒化物若し
くは炭窒化物、或いは、前記窒化物及び／又
は炭窒化物の２種以上からなる。元素周期律
表の4a、5a及び6a族金属のうちの１種以上
の金属の窒化物若しくは炭窒化物とは、4a、
5a若しくは6a族金属の単独金属の窒化物又
は炭窒化物と、4a、5a及び6a族金属の群か
ら選ばれた２種以上の金属の複合金属窒化物
又は複合金属炭窒化物との両者を指すもので
ある。その結晶構造はNaCl型である。そし
て、分散相が前記窒化物及び／又は炭窒化物
の２種以上とは、前記窒化物のうち異なつた
窒化物、前記炭窒化物のうち異なつた炭窒化
物、或いは前記窒化物と前記炭窒化物とが、
混在して存在することを示すものである。 (ii) 平均粒径 分散相を構成する成分の粒子の平均粒径は
2μｍ以下であることが望ましい。前記粒子
が平均粒径2μｍを越えて粗くなると焼結合
金の強度低下を起こすからである。したがつ
て、2μｍ以下がよいが0.5〜1.0μｍがもつと
も好ましい。 (iii) 含有率 分散相を構成する成分は、この発明の焼結
合金の常温及び高温における硬度ひいては耐
摩耗性を向上させ、耐溶着性をも向上させる
作用を有する。この成分の含有率が２重量％
より少ないと、前記の効果が望めず、一方、
20重量％を越えると、分散相が多くなり過ぎ
て、靭性の低下が著しくなるため、その含有
率を２〜20重量％と定めた。 () 結合相 (i) 組織 M23C6およびM7C3（但し、Ｍ＝Cr、Co、
Ｗ、Mo）と金属相とよりなる。 (ii) 組成 (a) Cr Crは炭化物形成成分であるとともに金
属相にも溶解し、耐摩耗性、耐食性及び耐
酸化性を向上させる成分であつて、この量
が15重量％未満になると、合金の高温硬さ
の低下が著しくなり、ひいては高温におけ
る耐摩耗性の低下をもたらし、また耐食
性、耐酸化性も低下する。一方、この量が
30重量％を越えると、靭性の低下が大きい
ので、結合相としてのCo基合金中のCrの
量を15〜30重量％と定めた。 (b) Mo及びＷ Mo及びＷは炭化物形成成分であつて、
合金の硬さと耐摩耗性の向上に著しい効果
を有する。この量が５重量％未満では高温
における硬さが低くなり、耐摩耗性も低
く、一方、20重量％を越えると、合金の靭
性が低下することになるので、結合相とし
てのCo基合金中のMo及びＷの量を５〜20
重量％と定めた。 (c) Ni Niは耐食性の向上のために含有させら
れる成分であり、その量が５重量％より少
ないと、前記所望の効果が望めず、一方、
25重量％を越えると、常温における硬さと
耐摩耗性が低くなるので、結合相としての
Co基合金中のNiの量を５〜25重量％と定
めた。 (d) Ｃ Ｃは、炭化物形成成分と結合し、主に
M23C6及びM7C3（但し、Ｍ＝Cr、Co、Ｗ、
Mo）の炭化物を形成するが、Mo及びＷ
の量が多く、Ｃの量が多い組成ではM6C
をも形成し、合金の硬さを向上させる成分
である。この量が1.0重量％より少ないと、
炭化物の生成量が少ないため常温及び高温
における硬さが低く、一方、3.0重量％を
越えると、炭化物の生成が多くなり硬さは
向上するが、金属相が減少して靭性が低下
するので、結合相としてのCo基合金中の
Ｃの量を1.0〜3.0重量％と定めた。 (iii) 含有率 結合相としてのCo基合金の含有率が98重
量％を越えると、焼結合金の常温及び高温に
おける硬度ひいては耐摩耗性や耐溶着性を向
上させる効果が低下し、逆に、80重量％未満
では、靭性の低下が著しくなるため、その含
有率を98〜80重量％と定めた。 〔発明の附帯的事項〕 この発明の超耐食耐摩耗焼結合金は、所定の組
成を有する、結合相形成成分のCo基合金の粉末
と、分散相形成成分の粒子を所定の割合で十分に
混合し、その混合粉を加圧成形して圧粉体とし、
この圧粉体を焼結し、必要に応じて熱間静水圧焼
結することにより製造することができる。 〔実施例〕 以下、実施例により、この発明の構成と効果を
詳細に説明する。 実施例 １ Cr2O3：27.6重量％、WO3：14.3重量％、
NiO：9.6重量％、CoO：44.3重量％及びＣ：4.2
重量％の混合物を、流量２／分の水素気流中に
おいて1230℃で20分間還元することにより、平均
粒径が5μｍで、合金組成がCr：25重量％、Ｗ：
15重量％、Ni：10重量％、Ｃ：2.0重量％、不純
物としてのFe：２重量％、残りがCoよりなる結
合相形成成分としてのCo基合金粉末を調製した。 このCo基合金粉末90重量％と分散相形成成分
としての平均粒径が1.0μｍの窒化チタン粉末10重
量％とをボールミルで72時間湿式（アセトン中）
混合し、乾燥し、混合粉末とした。この混合粉末
を20Kg／mm2の圧力でプレス成形して圧粉体とし、
ついでこの圧粉体を真空中（真空度：10-2torr）
において1250℃で１時間の焼結を行つた。さら
に、この焼結体を1220℃の温度、1000気圧のAr
ガス中で30分間の熱間静水圧焼結を行ない、空孔
がなく緻密で配合組成と実質的に同じ組成を有す
る本発明焼結合金を得た。 同様の方法によつて、結合相形成成分としての
Co基合金のみからなり、同じ形状及び大きさを
有する焼結体を製造し、本発明焼結合金と耐摩耗
性の比較を行つた。 耐摩耗性の比較は、アルミナ粒子からなる高圧
の噴射流（噴出圧力：10Kg／cm2）を、噴出ノズル
と試験体の距離が100mmであり単位時間単位表面
積当たりの噴射量が５／分・cm2の条件で試験体
に当てることにより生じる摩耗を試験体の重量減
少を測る方法で行つた。10分間の噴射による本発
明焼結合金の摩耗量が11mgであつたのに対し、窒
化チタンを含有しない結合相形成成分としての
Co基合金のみの焼結体では30mgであつた。 実施例 ２ ガスアトマイズ法により調製した平均粒径が
3μｍで第１表記載の組成を有する結合相形成成
分としてのCo基合金粉末と、平均粒径が約1.0μ
ｍの第１表記載の各種の分散相形成成分の粉末と
を用意し、第１表に記載された配合組成の混合粉
とし、この混合粉を40Kg／mm2の圧力でプレス成形
して圧粉体とし、この圧粉体を真空中（真空度：
10-2torr）で1230〜1250℃の範囲内の所定の温度
で1.5時間焼結し、その後、1220℃の温度、1000
気圧のArガス中で45分間熱間静水圧焼結して緻
密化し、配合組成と実質的に同じ組成を有する本
発明焼結合金１〜19を得た。 比較として、本発明の組成範囲から外れる組成
を有する比較焼結合金１〜９及び従来焼結合金を
同様な条件で製造し、これらの本発明焼結合金及
び比較焼結合金並びに従来焼結合金について、そ
の常温及び700℃におけるビツカース硬さと常温
における抗析力を測定し、又、濃塩酸浸漬テスト
を行ない、耐食性を判定した。 濃塩酸浸漬テストは、15mm×15mm×３mmの大き
さの試験片を濃度37％の濃塩酸に10時間浸漬する
ことにより行なう。そして、耐食性が良とは、腐
食による減量が10mg／ｄm2未満のことであり、不
良とは、腐食による減量が10mg／ｄm2以上のこと
である。 第１表からわかるように、本発明焼結合金は、
比較焼結合金及び従来焼結合金に比べて、高い常
温硬度及び高温硬度を有し、しかも耐食性も良好
である。 〔発明の総括的効果〕 以上の結果から、この発明の超耐食耐摩耗焼結
合金は、高い常温及び高温における硬度と優れた
耐食性を有するので、例えば、石炭液化プラント
のバルブシートのような極度に腐食性の雰囲気に
ける耐摩耗性を有するように改良されたCo−Ni
−Cr−（Ｗ−Mo）−Ｃ系の焼結合金に関するもの
である。 〔従来技術及びその問題点〕 Co−Ni−Cr−（Ｗ−Mo）−Ｃ系合金は、高い
靭性と高い高温硬さを有し、耐食性に優れること
から、肉盛用合金として摺動部の耐摩耗性向上に
用いられてきている。そして、Niを含有しない
Co−Cr−（Ｗ−Mo）−Ｃ系合金と比べて特に耐食
性を必要とする用途などに用いられてきている。 しかしながら、Co−Ni−Cr−（Ｗ−Mo）−Ｃ
系合金は加工が困難なため、形状付与を粉末冶金
法によつて行うことも可能となつているが、それ
でも工業的に用いられる量は極く僅かであるのが
現状である。その理由は、高度な耐摩耗性を必要
とする部品あるいは工具の用途においては前記合
金より耐摩耗性に優れる高速度鋼が用いられ、ま
た高温度になる使用条件においては前記合金より
優れる超硬合金が用いられるためである。 〔発明の目的及び知見事項〕 したがつて、この発明の目的は、Co−Ni−Cr
−（Ｗ−Mo）−Ｃ系合金の常温及び高温における
硬度ひいては耐摩耗性を向上させて、例えば極度
に腐食性の雰囲気における高圧摺動部材としてだ
けでなはく、従来高速度鋼や超硬合金が用いられ
ている用途にもCo−Ni−Cr−（Ｗ−Mo）−Ｃ系
合金が用いられるようにすることである。 本発明者らは種々研究の結果、特定の組成を有
するCo−Ni−Cr−（Ｗ−Mo）−Ｃ系合金に、特
定の割合で元素周期律表の4a、5a及び6a族金属
のうちの１種以上の金属の窒化物或いは炭窒化物
を分散させることにより、上記目的を達成するこ
とができることを見い出した。 〔発明の構成要件〕 この発明は、前記知見事項に基いて発明された
ものであり、以下、この発明の構成を説明する。 () 分散相 (i) 成分 分散相は、元素周期律表の4a、5a及び6a
族金属のうちの１種以上の金属の窒化物若し
くは炭窒化物、或いは、前記窒化物及び／又
は炭窒化物の２種以上からなる。元素周期律
表の4a、5a及び6a族金属のうちの１種以上
の金属の窒化物若しくは炭窒化物とは、4a、
5a若しくは6a族金属の単独金属の窒化物又
は炭窒化物と、4a、5a及び6a族金属の群か
ら選ばれた２種以上の金属の複合金属窒化物
又は複合金属炭窒化物との両者を指すもので
ある。その結晶構造はNaCl型である。そし
て、分散相が前記窒化物及び／又は炭窒化物
の２種以上とは、前記窒化物のうち異なつた
窒化物、前記炭窒化物のうち異なつた炭窒化
物、或いは前記窒化物と前記炭窒化物とが、
混在して存在することを示すものである。 (ii) 平均粒径 分散相を構成する成分の粒子の平均粒径は
2μｍ以下であることが望ましい。前記粒子
が平均粒径2μｍを越えて粗くなると焼結合
金の強度低下を起こすからである。したがつ
て、2μｍ以下がよいが0.5〜1.0μｍがもつと
も好ましい。 (iii) 含有率 分散相を構成する成分は、この発明の焼結
合金の常温及び高温における硬度ひいては耐
摩耗性を向上させ、耐溶着性をも向上させる
作用を有する。この成分の含有率が２重量％
より少ないと、前記の効果が望めず、一方、
20重量％を越えると、分散相が多くなり過ぎ
て、靭性の低下が著しくなるため、その含有
率を２〜20重量％と定めた。 () 結合相 (i) 組織 M23C6およびM7C3（但し、Ｍ＝Cr、Co、
Ｗ、Mo）と金属相とよりなる。 (ii) 組成 (a) Cr Crは炭化物形成成分であるとともに金
属相にも溶解し、耐摩耗性、耐食性及び耐
酸化性を向上させる成分であつて、この量
が15重量％未満になると、合金の高温硬さ
の低下が著しくなり、ひいては高温におけ
る耐摩耗性の低下をもたらし、また耐食
性、耐酸化性も低下する。一方、この量が
30重量％を越えると、靭性の低下が大きい
ので、結合相としてのCo基合金中のCrの
量を15〜30重量％と定めた。 (b) Mo及びＷ Mo及びＷは炭化物形成成分であつて、
合金の硬さと耐摩耗性の向上に著しい効果
を有する。この量が５重量％未満では高温
における硬さが低くなり、耐摩耗性も低
く、一方、20重量％を越えると、合金の靭
性が低下することになるので、結合相とし
てのCo基合金中のMo及びＷの量を５〜20
重量％と定めた。 (c) Ni Niは耐食性の向上のために含有させら
れる成分であり、その量が５重量％より少
ないと、前記所望の効果が望めず、一方、
25重量％を越えると、常温における硬さと
耐摩耗性が低くなるので、結合相としての
Co基合金中のNiの量を５〜25重量％と定
めた。 (d) Ｃ Ｃは、炭化物形成成分と結合し、主に
M23C6及びM7C3（但し、Ｍ＝Cr、Co、Ｗ、
Mo）の炭化物を形成するが、Mo及びＷ
の量が多く、Ｃの量が多い組成ではM6C
をも形成し、合金の硬さを向上させる成分
である。この量が1.0重量％より少ないと、
炭化物の生成量が少ないため常温及び高温
における硬さが低く、一方、3.0重量％を
越えると、炭化物の生成が多くなり硬さは
向上するが、金属相が減少して靭性が低下
するので、結合相としてのCo基合金中の
Ｃの量を1.0〜3.0重量％と定めた。 (iii) 含有率 結合相としてのCo基合金の含有率が98重
量％を越えると、焼結合金の常温及び高温に
おける硬度ひいては耐摩耗性や耐溶着性を向
上させる効果が低下し、逆に、80重量％未満
では、靭性の低下が著しくなるため、その含
有率を98〜80重量％と定めた。 〔発明の附帯的事項〕 この発明の超耐食耐摩耗焼結合金は、所定の組
成を有する、結合相形成成分のCo基合金の粉末
と、分散相形成成分の粒子を所定の割合で十分に
混合し、その混合粉を加圧成形して圧粉体とし、
この圧粉体を焼結し、必要に応じて熱間静水圧焼
結することにより製造することができる。 〔実施例〕 以下、実施例により、この発明の構成と効果を
詳細に説明する。 実施例 １ Cr2O3：27.6重量％、WO3：14.3重量％、
NiO：9.6重量％、CoO：44.3重量％及びＣ：4.2
重量％の混合物を、流量２／分の水素気流中に
おいて1230℃で20分間還元することにより、平均
粒径が5μｍで、合金組成がCr：25重量％、Ｗ：
15重量％、Ni：10重量％、Ｃ：2.0重量％、不純
物としてのFe：２重量％、残りがCoよりなる結
合相形成成分としてのCo基合金粉末を調製した。 このCo基合金粉末90重量％と分散相形成成分
としての平均粒径が1.0μｍの窒化チタン粉末10重
量％とをボールミルで72時間湿式（アセトン中）
混合し、乾燥し、混合粉末とした。この混合粉末
を20Kg／mm2の圧力でプレス成形して圧粉体とし、
ついでこの圧粉体を真空中（真空度：10-2torr）
において1250℃で１時間の焼結を行つた。さら
に、この焼結体を1220℃の温度、1000気圧のAr
ガス中で30分間の熱間静水圧焼結を行ない、空孔
がなく緻密で配合組成と実質的に同じ組成を有す
る本発明焼結合金を得た。 同様の方法によつて、結合相形成成分としての
Co基合金のみからなり、同じ形状及び大きさを
有する焼結体を製造し、本発明焼結合金と耐摩耗
性の比較を行つた。 耐摩耗性の比較は、アルミナ粒子からなる高圧
の噴射流（噴出圧力：10Kg／cm2）を、噴出ノズル
と試験体の距離が100mmであり単位時間単位表面
積当たりの噴射量が５／分・cm2の条件で試験体
に当てることにより生じる摩耗を試験体の重量減
少を測る方法で行つた。10分間の噴射による本発
明焼結合金の摩耗量が11mgであつたのに対し、窒
化チタンを含有しない結合相形成成分としての
Co基合金のみの焼結体では30mgであつた。 実施例 ２ ガスアトマイズ法により調製した平均粒径が
3μｍで第１表記載の組成を有する結合相形成成
分としてのCo基合金粉末と、平均粒径が約1.0μ
ｍの第１表記載の各種の分散相形成成分の粉末と
を用意し、第１表に記載された配合組成の混合粉
とし、この混合粉を40Kg／mm2の圧力でプレス成形
して圧粉体とし、この圧粉体を真空中（真空度：
10-2torr）で1230〜1250℃の範囲内の所定の温度
で1.5時間焼結し、その後、1220℃の温度、1000
気圧のArガス中で45分間熱間静水圧焼結して緻
密化し、配合組成と実質的に同じ組成を有する本
発明焼結合金１〜19を得た。 比較として、本発明の組成範囲から外れる組成
を有する比較焼結合金１〜９及び従来焼結合金を
同様な条件で製造し、これらの本発明焼結合金及
び比較焼結合金並びに従来焼結合金について、そ
の常温及び700℃におけるビツカース硬さと常温
における抗析力を測定し、又、濃塩酸浸漬テスト
を行ない、耐食性を判定した。 濃塩酸浸漬テストは、15mm×15mm×３mmの大き
さの試験片を濃度37％の濃塩酸に10時間浸漬する
ことにより行なう。そして、耐食性が良とは、腐
食による減量が10mg／ｄm2未満のことであり、不
良とは、腐食による減量が10mg／ｄm2以上のこと
である。 第１表からわかるように、本発明焼結合金は、
比較焼結合金及び従来焼結合金に比べて、高い常
温硬度及び高温硬度を有し、しかも耐食性も良好
である。 〔発明の総括的効果〕 以上の結果から、この発明の超耐食耐摩耗焼結
合金は、高い常温及び高温における硬度と優れた
耐食性を有するので、例えば、石炭液化プラント
のバルブシートのような極度に腐食性の雰囲気に
【表】
【表】
おける高圧摺動部材としてだけではなく、従来高
速度鋼や超硬合金が用いられていた用途のうち耐
食性を必要とするシールリング、ペレタイザー、
シーミングロール等に好適に用いられることが期
待される。
速度鋼や超硬合金が用いられていた用途のうち耐
食性を必要とするシールリング、ペレタイザー、
シーミングロール等に好適に用いられることが期
待される。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 分散相として、元素周期律表の4a、5a及び
6a族金属のうちの１種以上の金属の窒化物若し
くは炭窒化物、或いは、前記窒化物及び／又は炭
窒化物の２種以上：２〜20％と、 結合相として、Co基合金：98〜80％とからな
る組成（以上、重量％）を有し、しかも前記Co
基合金は Cr：15〜30％、 Mo及びＷのうちの１種又は２種：５〜20％、 Ni：５〜25％、 Ｃ：1.0〜3.0％、 残り：Coおよび不可避不純物 からなる組成（以上、重量％）を有する超耐食耐
摩耗焼結合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16541684A JPS6144145A (ja) | 1984-08-07 | 1984-08-07 | 超耐食耐摩耗焼結合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16541684A JPS6144145A (ja) | 1984-08-07 | 1984-08-07 | 超耐食耐摩耗焼結合金 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6144145A JPS6144145A (ja) | 1986-03-03 |
| JPS6335707B2 true JPS6335707B2 (ja) | 1988-07-15 |
Family
ID=15811998
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16541684A Granted JPS6144145A (ja) | 1984-08-07 | 1984-08-07 | 超耐食耐摩耗焼結合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6144145A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI347978B (en) * | 2007-09-19 | 2011-09-01 | Ind Tech Res Inst | Ultra-hard composite material and method for manufacturing the same |
-
1984
- 1984-08-07 JP JP16541684A patent/JPS6144145A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6144145A (ja) | 1986-03-03 |
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